(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐｎ接合を有する太陽電池セルと、
一定の間隔で一方向に伸張するように、前記太陽電池セルの受光面に、設けられ、光電変換された電荷を集電する、複数のグリッド電極と、
前記太陽電池セルの受光面を覆うように配置された透光性表面部材と、
前記透光性表面部材と前記太陽電池セルの受光面との間に配置された封止剤とを備え、
前記グリッド電極は、前記グリッド電極の伸張方向に一定間隔で、受光面側に突出するように形成された、複数個の凸部を有し、前記凸部が、前記グリッド電極に入射される入射光を拡散反射させることを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
前記凸部は、前記グリッド電極の厚み増大部である請求項１に記載の太陽電池。
【請求項３】
前記凸部は、ジグザグ状に配列されたことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池。
【請求項４】
前記凸部は、四角錐状であることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池。
【請求項５】
前記凸部の幅は、前記グリッド電極の幅以下であることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項６】
前記太陽電池セル面に設けられ、前記グリッド電極にて集電された電荷を取り出すバス電極をさらに備えることを特徴とする請求項２から５のいずれか１項に記載の太陽電池。
【請求項７】
一定の間隔で一方向に伸張するように、光電変換された電荷を集電する複数のグリッド電極と、前記グリッド電極にて集電された電荷を取り出すバス電極とを、第１のスクリーン印刷用マスクを介して太陽電池セルの受光面上に印刷する工程と、
第２のスクリーン印刷用マスクを介して前記グリッド電極上に前記グリッド電極の伸張方向に一定間隔で受光面側に突出するように、複数の凸部を印刷し、前記グリッド電極に入射される入射光を拡散反射させる拡散反射部を形成する工程と、
前記太陽電池セルの受光面を覆うように透光性表面部材を形成するとともに、前記透光性表面部材と前記太陽電池セルの受光面との間に封止剤を形成する工程とを備えたことを特徴とする太陽電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽等の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池および太陽電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池セルは、ｐ型シリコン基板において、光の集光率を高めるためにセル表面にテクスチャエッチングにより凹凸形状を形成し、その上に反射防止膜であるシリコン窒化膜が成膜されている。さらに、シリコン窒化膜の上に光電変換された電荷を集めるバス電極と複数のグリッド電極が形成されている。
【０００３】
また、ｐ型シリコン基板の裏面には、開放電圧（Ｖｏｃ）および短絡電流（Ｉｓｃ）を向上させるための裏面電界（ＢＳＦ：Ｂａｃｋ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｆｉｅｌｄ）層を形成するＡＬ電極及び外部電極とコンタクトを取るための裏Ａｇ電極が形成されている（特許文献１）。
【０００４】
この裏Ａｇ電極は、バス電極とインターコネクタ材を用いて電気的に接続されている。また、太陽電池セルは、ガラス等の透光性の高い表面部材と裏面部材との間に配置され、エチレンビニールアセテート等を主成分とする封止剤で封止したものが一般的である。
【０００５】
また、太陽電池セル１枚では発生する電力が小さいため、一般的には複数の太陽電池セルを直並列に配置して接続することで、実用的な電力を取り出せるように構成された太陽電池セルモジュールが用いられる。
【０００６】
このような太陽電池セルにおいて、太陽光等が表面部材から封止剤を透過し、セル受光面に入射することで、ｐ型シリコン基板内で光電変換される。そして、光電変換された電流はグリッド電極およびバス電極を経て集電され、太陽電池セルから取り出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２９５７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の技術によれば、セル面上のグリッド電極またはバス電極の形成されている領域では、太陽光等がｐ型シリコン基板内に届かない。そのため、グリッド電極またはバス電極の形成されている領域は発電に殆ど寄与しないため、その分だけ発電効率が低下するという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、グリッド電極に入射した光をセル受光面に取り込ませることが可能な太陽電池および太陽電池の製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の太陽電池は、ｐｎ接合を有する太陽電池セルと、一定の間隔で一方向に伸張するように、太陽電池セル面に設けられ、光電変換された電荷を集電するグリッド電極と、太陽電池セルの受光面を覆うように配置された透光性表面部材と、透光性表面部材と太陽電池セルの受光面との間に配置された封止剤とを備える。このグリッド電極は、グリッド電極の伸張方向に一定間隔で、受光面側に突出するように形成された、複数個の凸部を有し、凸部が、前記グリッド電極に入射される入射光を拡散反射させる拡散反射部を構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、グリッド電極に入射した光をセル受光面に取り込ませることが可能という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１（ａ）は、本発明に係る太陽電池セルの実施の形態１の概略構成を示す斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の凸部ｃ１がない時のグリッド電極ｃからの反射状態を示す斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、図１（ａ）の領域Ｒ１を拡大して示す断面図、図２（ｂ）は、図１（ｂ）の領域Ｒ２を拡大して示す断面図である。
【図３】図３（ａ）は、本発明に係る太陽電池セルの実施の形態２の概略構成を示す斜視図、図３（ｂ）は、本発明に係る太陽電池セルの実施の形態３の概略構成を示す斜視図である。
【図４】図４（ａ）は、本発明に係る太陽電池セルの実施の形態４の概略構成を示す斜視図、図４（ｂ）は、本発明に係る太陽電池セルの実施の形態５の概略構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明に係る太陽電池セルの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態１．
図１（ａ）は、本発明に係る太陽電池セルの実施の形態１の概略構成を示す斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）の凸部ｃ１がない時のグリッド電極ｃからの光の反射状態を示す斜視図である。図１（ａ）において、太陽電池セルａのセル面には、光電変換された電荷を集電するグリッド電極ｃおよびグリッド電極ｃにて集電された電荷を取り出すバス電極ｂが設けられている。
【００１５】
なお、グリッド電極ｃは、一定の間隔でセル面に配置することができ、バス電極ｂはグリッド電極ｃと直交するようにセル面に配置することができる。なお、バス電極ｂおよびグリッド電極ｃの材料は、ＡｌやＣｕなどの金属を用いるようにしてもよいし、Ａｇペーストなどの導電性ペーストを用いるようにしてもよい。
【００１６】
ここで、太陽電池セルａでは、例えば、ｐ型シリコン基板の受光面側にｎ型シリコン層を形成し、ｐｎ接合を形成することができる。ｐｎ接合の代わりにｐｉｎ接合を用いるようにしてもよいし、吸収波長の異なるタンデム構造を用いるようにしてもよい。
【００１７】
また、光の集光率を高めるために、セル表面にテクスチャエッチングにより凹凸形状を形成するようにしてもよいし、その上に反射防止膜であるシリコン窒化膜を成膜するようにしてもよい。
【００１８】
また、ｐ型シリコン基板の裏面にＰ＋型シリコン層を形成し、裏面電界効果が得られるようにしてもよい。ｐ型シリコン基板の裏面には、コンタクトを取るための裏Ａｇ電極を形成し、インターコネクタ材を用いてバス電極ｂと電気的に接続することができる。
【００１９】
太陽電池セルａ上には、ガラス等の透光性表面部材ｄが配置されている。そして、透光性表面部材ｄと裏面部材との間にエチレンビニールアセテート等を主成分とする封止剤を設けることで、太陽電池セルａを封止することができる。
【００２０】
グリッド電極ｃ上には、グリッド電極ｃに入射される入射光１を拡散反射させる拡散反射部として凸部ｃ１が設けられている。なお、凸部ｃ１はグリッド電極ｃ上に一定間隔で複数配置することができる。また、凸部ｃ１の材料は、ＡｌやＣｕなどの金属を用いるようにしてもよいし、Ａｇペーストなどの導電性ペーストを用いるようにしてもよい。また、凸部ｃ１の材料とグリッド電極ｃの材料とは互いに異なっていてもよい。
【００２１】
この拡散反射部は、受光面積が減少しないようにするために、グリッド電極ｃに対して垂直方向に形成することが好ましい。例えば、凸部ｃ１の幅は、グリッド電極ｃの幅以下に設定することが好ましい。
【００２２】
このような太陽電池セルａにおいて、太陽光等が透光性表面部材ｄから封止剤を透過し、セル受光面に入射することで、太陽電池セルａ内で光電変換される。そして、光電変換された電荷はグリッド電極ｃおよびバス電極ｂを経て集電され、太陽電池セルａから取り出される。
【００２３】
透光性表面部材ｄからグリッド電極ｃに入射光１が入射すると、その入射光１はグリッド電極ｃで反射され、反射光２が生成される。そして、反射光２は凸部ｃ１でさらに反射されることで反射光３、４が生成され、反射光３はセル受光面に直接入射する。一方、反射光４は透光性表面部材ｄで反射されることで反射光５が生成され、セル受光面に入射する。
【００２４】
これにより、受光面積を減少させることなく、グリッド電極ｃに入射した入射光１の一部をセル受光面に取り込ませることが可能となり、太陽電池セルａの発電に寄与する光量を増大させることができる。
【００２５】
なお、上述した実施の形態では、グリッド電極ｃに入射される入射光１を拡散反射させる拡散反射部をグリッド電極ｃ上に設ける方法について説明したが、バス電極ｂに入射される入射光を拡散反射させる拡散反射部をバス電極ｂ上に設けるようにしてもよい。
【００２６】
一方、図１（ｂ）に示すように、図１（ａ）の凸部ｃ１がない場合、透光性表面部材ｄからグリッド電極ｃに入射光１が入射すると、その入射光１はグリッド電極ｃで反射され、反射光６が生成される。そして、反射光６は、透光性表面部材ｄを介して外部に出射され、太陽電池セルａの発電に殆ど寄与しない。
【００２７】
図２（ａ）は、図１（ａ）の領域Ｒ１を拡大して示す断面図、図２（ｂ）は、図１（ｂ）の領域Ｒ２を拡大して示す断面図である。図２（ａ）において、グリッド電極ｃ上に凸部ｃ１を設けることにより、電流損失を低減させることができ、集電効果を増大させることができる。
【００２８】
具体的には、グリッド電極ｃの電流損失Ｐｓは、以下の式にて算出することができる。
Ｐｓ＝Ｉ２×Ｒ＝Ｉ２×ρＬ／Ｓ＝Ｉ２×ρＬ／（Ｗｔ）
ただし、
Ｉ：グリッド電極ｃの電流
Ｒ：グリッド電極ｃの抵抗
ρ：グリッド電極ｃの抵抗率
Ｓ：グリッド電極ｃの断面積
Ｌ：グリッド電極ｃの長さ
Ｗ：グリッド電極ｃの幅
ｔ：グリッド電極ｃの厚さ
【００２９】
ここで、凸部ｃ１がある部分では、凸部ｃ１の厚みｔ２分だけグリッド電極ｃの厚みｔ１が増大する。凸部ｃ１がある部分では凸部ｃ１がない部分に比べて電流損失Ｐｓが減少し、グリッド電極ｃ全体の電流損失Ｐｓが減少する。
【００３０】
一方、図２（ｂ）に示すように、凸部ｃ１がない場合には、凸部ｃ１がある部分による電流損失Ｐｓの低減効果が得られないので、グリッド電極ｃ全体の電流損失Ｐｓは、凸部ｃ１がある場合に比べて増大する。
【００３１】
なお、上述した実施の形態では、光乱反射効果とともに電流損失低減効果を得るために、凸部ｃ１は導電体を用いることを前提として説明したが、光乱反射効果を得るために凸部ｃ１は絶縁体を用いるようにしてもよい。
【００３２】
実施の形態２．
図３（ａ）は、本発明に係る太陽電池セルの実施の形態２の概略構成を示す斜視図である。図３（ａ）において、図１（ａ）の例では、凸部ｃ１の平面形状を矩形状として方法について説明したが、凸部ｃ１の代わりに三角形状の凸部ｃ２を設けるようにしてもよい。
【００３３】
ここで、凸部ｃ２を三角形状にすることにより、凸部ｃ２に入射した光をグリッド電極ｃのない受光面側に効果的に反射させることができ、グリッド電極ｃに入射した入射光１の一部をセル受光面に効果的に取り込ませることが可能となる。
【００３４】
実施の形態３．
図３（ｂ）は、本発明に係る太陽電池セルの実施の形態３の概略構成を示す斜視図である。図３（ｂ）において、図１（ａ）の凸部ｃ１の代わりに円筒状の凸部ｃ３を設けるようにしてもよい。
【００３５】
実施の形態４．
図４（ａ）は、本発明に係る太陽電池セルの実施の形態４の概略構成を示す斜視図である。図４（ａ）において、図１（ａ）の凸部ｃ１の代わりにジグザグ状の凸部ｃ４を設けるようにしてもよい。
【００３６】
実施の形態５．
図４（ｂ）は、本発明に係る太陽電池セルの実施の形態５の概略構成を示す斜視図である。図４（ｂ）において、図１（ａ）の凸部ｃ１の代わりに４角錐状の凸部ｃ５を設けるようにしてもよい。
【００３７】
ここで、凸部ｃ５を４角錐状にすることにより、入射光１が凸部ｃ５に直接入射した場合においても、グリッド電極ｃのない受光面側に入射光１を反射させることができ、凸部ｃ５に入射した入射光１の一部をセル受光面に効果的に取り込ませることが可能となる。
【００３８】
なお、拡散反射部は、グリッド電極ｃに入射される入射光１を拡散反射させることができるならば、上述した形状以外にも、菱形、波形、角錐あるいは円錐などの任意の形状をとることができる。また、拡散反射部は、複数の種類の形状が混在するように配置してもよい。
【００３９】
実施の形態６．
以下、図１（ａ）の太陽電池セルａの製造方法について説明する。
図１（ｂ）において、第１のスクリーン印刷用マスクを介してグリッド電極ｃとバス電極ｂとを太陽電池セルａのセル面上に印刷する。次に、第２のスクリーン印刷用マスクを介して凸部ｃ１をグリッド電極ｃ上に印刷する。
【００４０】
なお、この時のグリッド電極ｃとバス電極ｂと凸部ｃ１の材料は、Ａｇペーストなどの導電性ペーストを用いることができる。そして、グリッド電極ｃとバス電極ｂと凸部ｃ１となる導電性ペーストをセル面上に印刷した後、その導電性ペーストを焼成する。
【００４１】
なお、上述した実施の形態では、凸部ｃ１を形成するために、スクリーン印刷を用いる方法について説明したが、インクジェト法または選択メッキ法などを用いるようにしてもよい。凸部ｃ２〜ｃ５についても同様である。
【００４２】
また、凸部ｃ１〜ｃ５を形成するために、凸部ｃ１〜ｃ５にそれぞれ対応した凹部を転写板に形成し、その転写板をグリッド電極ｃ上の導電性ペーストに押し付けることで、凸部ｃ１〜ｃ５を転写するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように本発明に係る太陽電池セルは、グリッド電極に入射した光をセル受光面に取り込ませることが可能となり、太陽電池セルの発電効率を向上させる方法に適している。
【符号の説明】
【００４４】
ａ  太陽電池セル
ｂ  バス電極
ｃ  グリッド電極
ｃ１〜ｃ５  凸部
ｄ  透光性表面部材
１  入射光
２〜６  反射光
【図１】
0005484244.tif 000002
【図２】
0005484244.tif 000003
【図３】
0005484244.tif 000004
【図４】
0005484244.tif 000005